[운영체제] Ch2.1. The Process

• Program Execution의 기본 단위.
• Multiprogramming : 프로그램을 여러개
  Multiprocessing: 프로세스가 여러개. 하나의 job을 처리하는 형태

 

• Pseudoparallelism : 실제로 병행 프로세스인건 아니지만, 사람이 볼때는 그런 것 처럼 느껴짐. 여러 프로세스가 빠르게 돌아가면서 처리됨으로서 동시에 처리되는것 처럼.
• 프로세스가 가지고 있는것 : 주소 공간, 프로그램 실행 코드, 스택-스택포인터, PC, 레지스터(의 상태), OS에게 요청해서 얻은 리소스 - 등을 프로세스가 갖고 관리한다.

 

Process in OS

• 각 프로세스는 유니크한 PID로 관리된다.
• OS에는 프로세스들을 관리하기 위한 Process Table (PT)가 있음.
• Process Control Block (PCB) : PT의 엔트리
  OS에 있는 구조체, 프로세스에 대한 모든 정보를 기록한다.
• PCB에선 execution state (Ready, Running, Blocked) , PC, SP, 프로세서 레지스터 등을 저장하고 있다.

 

Process creation

• 프로세스는 다른 프로세스를 create할 수 있다.
• Parent Process, Child Process
• ps 명령어를 통해 각 프로세스의 부모 프로세스 PID를 확인할 수 있다 : PPID
• fork() 라는 시스템 콜을 호출해 child를 생성한다.

 

FORK (UNIX에서)

1. 새로운 PCB를 초기화한다.
2. 새 주소공간을 할당하고, (PT를 만든다는 얘기)
3. parent의 주소공간에 있는 데이터를 복사한다.
4. OS가 parent에 할당했던 리소스를 child에서 할당.
5. 새로 만들어진 PCB는 ready queue에 위치함.

• fork() 시스템 콜은 두 군데서 리턴된다.
  • parent : child의 PID 리턴
  • child : 0 리턴
• 예시 : 결과적으로 parent에서 global은 200, child에서 global은 20 이된다.

 

 

EXEC

int exec(char *prog, char **argv);

• 현재 프로세스를 멈추고 새로운 프로그램(prog)를 로딩함
• PID는 바뀌지 않음. 새로운 프로세스를 생성하는게 아니다!!
• PCB는 ready queue에 들어간다.
• exec() 호출이 성공하면 수행할 프로그램 내용이 바뀌므로, 호출 성공시의 리턴값이 의미가 없다.
• 에러가 나면 -1 리턴

 

A Simple Shell

• Shell에서 명령어를 실행시키는 그런 코드
• Bash (born again shell) : 제일 최상위 프로세스
• 터미널에서 명령어를 읽어들이고, fork()로 새 프로세스 생성.
• child에서는 읽어들인 명령어(command)로 execute하고,
• parent에서는 child가 terminate 될 때까지 wait 한다.

 

Process Termination

• Normal exit (voluntary) : main()에서 exit(0)를 호출해 정상적으로 종료되는 것.
• Error exit (voluntary) : main()에서 오류가 났을 때 exit(?)을 호출해 종료. 부모 프로세스에서 arg를 받아 오류의 종류를 구분할 수 있음
• Fatal error (involuntary) : fault 같은거 발생하면 비정상적으로 종료
• Exit()도 시스템 콜임

 

Process States

• Ready : ready queue에 기다리면서 CPU를 할당받기 기다림
• Running : CPU를 할당받아 수행 중. CPU (코어) 숫자만큼 동시에 운영 가능.
• Blocked : CPU가 할당되고 있어도 더 진행할 수 없음.
  ex. I/O 돌릴 때, read된 결과값이 메모리에 올때까지 기다려야 함 / page fault

• preemptive : CPU 할당해놓고 너무 오래쓰면 다시 압수 (스케쥴러가)

 

Context Switch

1. 하드웨어가 자동적으로 PC와 레지스터에 저장된 값들을 지정단 stack에 저장 (백업)
2. interrupt 걸리면 Interrupt Handler Routine을 실행. (interrupt vector가 가리키는 주소에 있음)
3. 나머지 필요한 레지스터 값들을 저장한다. 이런건 C로 하기 어려워서 어셈블리어 되어있음.
4. 프로시저가 돌 수 있도록 새로운 스택을 세팅함 (현재 사용하고 있는 스택 사용하면 프로그램이 엉킬수 있음)
5. interrupt 서비스 루틴을 실행함 (이건 C로 짜여져 있음 / 아까 세팅한 새 스택에서!)
6. 서비스 루틴이 끝나면 cpu 스케듈러가 돈다. ready queue에 있는 프로세스 중 하나가 실행됨.
7. C procedure returns to the assembly code(?)
   처리할 프로세스의 PCB에서 CPU 상태들을 load 한다고 함.
8. 어셈블리 코드가 새로운 프로세스를 시작함. PCB에 있던 CPU 상태들을 가져와, PC가 새로운 프로그램을 가리키도록 세팅..! 모드도 다시 커널에서 유저로 바뀜.

• context switch 하는 과정도 오버헤드가 쫌 있음 (시간걸림)